Exklusiver Online-Beitrag: Sensibel und latent

Wärmespeicher als Bausteine für die Energiewende

Grafik: AG Energiebilanzen

Bild 1: Verteilung Bruttoendenergieverbrauch in Deutschland

Grafik: AG Energiebilanzen

Bild 2: Verteilung Ein- und Mehrfamilienhäuser in Deutschland [1]

Bild 3: Das modulare Speichersystem ist aus Einzelmodulen aufgebaut (in der Abbildung ist das mittlere Modul zur Ansicht entfernt).

Bild 4: Erster Musterspeicher bestehend aus drei Behältermodulen

Bild 5: „Solaera“-Energiezentrum mit Latentspeicher auf Wasser-Eis-Basis und Solar-Kombispeicher

Bild 6 a: Energieflüsse: Im Sommerhalbjahr liefert „Solaera“ die benötigte Wärmeenergie i. d. R. ohne Wärmepumpe: die Hybridkollektoren funktionieren wie Flachkollektoren. Die so gewonnene Wärme wird in den Wärmespeicher für Warmwasser und ggf. Heizung geleitet. Bei genügender Einstrahlung erwärmen auch im Winterhalbjahr die Hybridkollektoren direkt den Wärmespeicher.

Bild 6b: Bei hohem Heizwärmebedarf wird dem Speicher aber mehr Wärme entzogen als über die Kollektoren nachgeliefert werden kann, und die Wärmepumpe läuft an. Diese bezieht nun Niedertemperaturenergie von den Hybridkollektoren.

Bild 6: Dadurch, dass die Kollektoren nicht mehr direkt nutzbare hohe Temperaturen erzeugen müssen, haben sie viel geringere Wärmeverluste als herkömmlich betriebene Sonnenkollektoren und wandeln wesentlich mehr der Solarstrahlung in für die Wärmepumpe nutzbare Energie um. Reicht auch die über Strahlung aufgenommene Energie nicht aus (z. B. bedeckter Himmel), beziehen die Hybridkollektoren Niedertemperaturenergie zusätzlich aus der Umgebungsluft.

Bild 6d: Wenn die Sonne nicht scheint und die Außentemperaturen sehr tief sind (z. B. kalte Winternacht), entzieht die Wärmepumpe dem Wasser-/Eisspeicher Niedertemperaturenergie.

Bild 7: Eisbildung zwischen den Wärmetauscherflächen des Eisspeichers und außen

Bild 8: Mit „Solaera“ beheiztes Haus: in der Mitte die Hybridkollektoren als einzige Wärmequelle, rechts und links PV-Felder, die Heizung und Haushalt mit Strom versorgen.

Dieser Bericht stellt die Bedeutung von Wärmespeichern für die wärmetechnische Sanierung des Gebäudebestands und für die Energiewende dar. Dazu werden anhand von zwei Beispielen – ein modularer Wärmespeicher (Pufferwasser als Medium) insbesondere für Mehrfamilienhäuser und ein Latentspeicher (Wasser/Eis als Medium) in einem solaren Vollversorgungssystem für Ein- bis Zweifamilienhäuser – zwei Speicherkonzepte und deren Integration in ein Gesamtsystem vorgestellt.

Auch wenn im Rahmen der aktuell verzerrten politischen und medialen Wahrnehmung das Thema der Produktion, Speicherung und des Transports elektrischer Energie im Vordergrund steht, kann es keine Energiewende ohne Wärmeenergiewende geben. Denn über 50 % des Bruttoendenergieverbrauchs in Deutschland liegen im Wärmebereich, und nur 20 % werden über Strom bereit gestellt. Der Rest betrifft den Verkehrssektor (Bild 1).

Alle Bereiche (Wärme, Strom und Verkehr) müssen im Gesamtsystem betrachtet werden und entsprechende Konzepte und Lösungen erarbeitet werden. Neben einem möglichst viele Bereiche...

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